繊維材料の処理方法
【課題】本発明は、繊維材料を繊維処理剤により処理するに際し、時間やエネルギーのロスを省き、より経済的な方法で処理することができるとともに、均一性に優れた処理物を得ることが可能な、繊維材料の処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】処理槽１内の処理液を循環管路１０内に引き込み、熱交換器１１により温度調整をしながら処理液を循環させ布帛を処理液に浸漬して吸尽処理を行う。処理中の処理液を濃度測定装置２３に循環させて処理液に含まれる繊維処理剤の濃度として処理液の所定波長領域における光強度が測定される。そして、測定された光強度に基づいて繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率及び吸着速度を算出し、算出された吸着率及び吸着速度に基づいて処理条件を制御する。
【解決手段】処理槽１内の処理液を循環管路１０内に引き込み、熱交換器１１により温度調整をしながら処理液を循環させ布帛を処理液に浸漬して吸尽処理を行う。処理中の処理液を濃度測定装置２３に循環させて処理液に含まれる繊維処理剤の濃度として処理液の所定波長領域における光強度が測定される。そして、測定された光強度に基づいて繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率及び吸着速度を算出し、算出された吸着率及び吸着速度に基づいて処理条件を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維材料の処理方法に関する。詳しくは、繊維処理剤により均一に処理された繊維材料を得るにあたり、処理中の処理液の繊維処理剤濃度を測定しながら処理条件を制御する処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維材料の染色加工においては、染色の前処理または後処理として、種々の繊維処理剤による処理が行われる。その一つに、染色堅牢度の向上を目的として染色後に行われる染料固着剤（フィックス剤ともいう）による処理がある。例えば、セルロース系繊維材料の染色には、主として反応性染料または直接染料が用いられている。このうち、反応性染料はセルロース系繊維材料との間で強固な共有結合を生成して染着するため、染色後、十分に洗浄して未染着染料を除去することにより、優れた湿潤堅牢度を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、工業的条件において、未染着染料を完全に除去することは難しく、湿潤堅牢度を低下させる場合があるため、染料固着処理が推奨されている。一方、直接染料は直接性によってセルロース系繊維材料に染着するため、湿潤堅牢度が元来十分でなく、染料固着処理が不可欠となっている。このような後処理は、ポリアミド系繊維材料を酸性染料（金属錯塩染料を含む）で染色する場合も同様に行われている。
【０００４】
染料固着処理の多くは吸尽処理（バッチ処理ともいう）にて行われるが、昇温速度や、処理終点といった処理条件は、十分に管理ないし制御されていないのが現状である。そのため、吸着速度が速すぎて吸着斑となり、十分な堅牢度向上効果が得られなかったり、吸着速度が遅すぎて処理時間が必要以上に長くなったり、吸着率が平衡に達した以降も必要以上に長い時間高温を維持し、時間やエネルギーをロスしたりする場合があった。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、ポリアミド系繊維材料を酸性染料などの陰イオン性染料で染色した後に行う染料固着処理において、早期段階では吸着速度を制御するような割合で染料固着剤を添加し、後期段階では染料固着剤の凝集沈殿を減少させるような割合で染料固着剤を添加する方法が開示されている。このような方法を工業的に実施しようとすると、まず、少量の繊維材料を試験機を用いて処理し、得られた吸着挙動の結果から、量産機における処理条件を設定する必要がある。しかしながら、試験機と量産機とでは、繊維材料と処理液との物理的な接触方法の違いにより吸着挙動が異なり、所望の効果を得ることが困難であった。
【０００６】
ところで、繊維材料を染色するに際し、染色中の染液の染料濃度を、ハロゲン光、色素レーザー、ガスレーザーなどの光源を用い連続的に光学密度を測定することにより、繊維材料に対する染料の染着率を推定算出して、目標とする色になるように染色条件を制御する染色方法が多数提案されている（例えば、特許文献２〜４）。しかしながら、これらの方法は、昇温時の染色条件のみを制御するもので、染着率が平衡に達した以降の制御は行われていない。したがって、仮にこれらの方法を染料固着処理に応用したとしても、時間やエネルギーのロスという問題を依然として解決できないのである。このような問題は、染料固着処理の場合に限ったことでなく、他の繊維処理剤による吸尽処理の場合にも、同様にみられる問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７０９２０１号公報
【特許文献２】特公昭６１−４２０２１号公報
【特許文献３】特開昭６４−６１６４号公報
【特許文献４】特開平５−９８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、繊維材料を繊維処理剤により処理するに際し、時間やエネルギーのロスを省き、より経済的な方法で処理することができるとともに、均一性に優れた処理物を得ることが可能な、繊維材料の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る繊維材料の処理方法は、繊維材料を繊維処理剤を含む処理液に浸漬して所定の処理条件に基づいて吸尽処理を行う繊維材料の処理方法であって、処理中の処理液の所定波長領域における光強度を測定し、測定された光強度に基づいて繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率及び吸着速度を算出し、算出された吸着率及び吸着速度に基づいて処理条件を制御することを特徴とする。さらに、処理中の処理液の紫外線波長領域における吸光度を測定することを特徴とする。さらに、紫外線波長領域の所定の波長範囲における吸光度のピーク値又は平均値に基づいて吸着率及び吸着速度を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る繊維材料の処理方法によれば、繊維材料を繊維処理剤により処理するに際し、時間やエネルギーのロスを省き、より経済的な方法で処理することができるとともに、均一性に優れた処理物を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る処理装置に関する概略構成図である。
【図２】吸尽処理前に繊維処理剤の初期濃度を測定する場合の処理液の流路を示す説明図である。
【図３】循環管路内に処理槽内の処理液を循環させて吸尽処理を行う場合の処理液の流路を示す説明図である。
【図４】実施例１に関する処理過程を示すグラフである。
【図５】比較例１に関する処理過程を示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１の処理結果をまとめた一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の処理方法において被処理材料となる繊維材料の素材は特に限定されるものでなく、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維；レーヨン、キュプラ等の再生繊維；ジアセテート、トリアセテート等の半合成繊維；ポリアミド（６ナイロン、６６ナイロン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（カチオン染料可染型ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン等の合成繊維などを挙げることができる。その形態も特に限定されるものでなく、例えば、原綿、糸条（紡績糸、フィラメント糸等）、布帛（織物、編物、不織布等）などの形態を挙げることができる。
【００１４】
また、繊維材料に処理される繊維処理剤も特に限定されるものでなく、例えば、染料固着剤、耐光向上剤、黄変防止剤などを挙げることができる。こうした繊維処理剤は、水で希釈され、必要に応じて処理助剤を混合した処理液として使用される。処理液に光を透過させると、処理液に含まれる繊維処理剤に特定の波長領域の光が吸収されるようになるため、吸収される波長領域（例えば、紫外線波長領域）の光強度を測定して繊維処理剤の濃度を算出することができる。
【００１５】
本発明の処理方法を実施するための装置としては、公知の染色機を用いることができる。例えば、液流染色機、ジッガー染色機、ビーム染色機、チーズ染色機、かせ染め染色機、パッケージ染色機などを挙げることができる。こうした染色機に処理中の処理液の光強度に基づいて繊維処理剤の濃度を測定する測定装置を取り付け、測定装置から得られる測定値に基づいて吸着率および吸着速度を算出して処理条件を制御しながら処理を行う。
【００１６】
図１は、光強度の測定装置を取り付けた液流染色機を兼ねた処理装置に関する概略構成図である。この例では、処理装置は、処理槽１を備えており、処理槽１の内部には処理液が滞留する滞留部２が設けられている。また、処理槽１には搬送管路３が接続されており、布帛といった繊維材料Ｍが滞留部２から搬送管路３を通って循環しながら搬送されるようになっている。繊維材料Ｍは吐出部３ａで処理液を噴射され、繊維材料Ｍを搬送する場合には、処理槽１内に設けられたリール４に繊維材料Ｍを巻回し、リール４を図示せぬ駆動モータ等で回転駆動させて搬送される。繊維材料Ｍは滞留部２では処理液に浸漬された状態で搬送されていき、吸尽処理が行われるようになっている。
【００１７】
処理槽１の底部には吸入口５及び６が設けられており、吸入口５には配管１０ａが接続され、吸入口６には配管１０ｂが接続されている。そして、２つの配管１０ａ及び１０ｂは主配管１０ｃに合流するように接続されている。主配管１０ｃには、循環ポンプＰ１及び熱交換器１１が接続されており、熱交換器１１には戻し配管１０ｄが接続され、戻し配管１０ｄを介して搬送管路３の吐出部３ａに接続されている。
【００１８】
そして、配管１０ａ及び１０ｂ、主配管１０ｃ並びに戻し配管１０ｄが循環管路に相当するもので、処理槽１の滞留部２に滞留する処理液は循環ポンプＰ１により吸入口５及び６から吸引されて配管１０ａ及び１０ｂ、主配管１０ｃに流入し、循環ポンプＰ１を通過して熱交換器１１から戻し配管１０ｄに流出して処理液が吐出部３ａから吐出されるようになる。処理液の吐出により搬送管路３内に液流が発生し、繊維材料Ｍを搬送管路３内に引き込むように作用する。そのため、繊維材料Ｍが液流とともに搬送されて滞留部２から搬送管路３内を連続して循環するようになる。
【００１９】
熱交換器１１は、循環管路内を流通する処理液の温度を調整する装置で、高温蒸気又は冷水を用いて処理液を加熱又は冷却する。
【００２０】
戻し配管１０ｄには、分岐配管２０ａが接続されており、分岐配管２０ａは処理液貯留部２１に接続されている。処理液貯留部２１は密閉タンクからなり、その上蓋２１ａを貫通するように分岐配管２０ａの開口端部が挿入固定されている。また、処理液貯留部２１の底部には、排出口２１ｂが形成されており、排出口２１ｂには配管２０ｂが接続されている。配管２０ｂには、ポンプＰ２、加温装置２２及び濃度測定装置２３が接続され、濃度測定装置２３には戻し配管２０ｃが接続され、戻し配管２０ｃを介して配管１０ｂに接続されている。
【００２１】
そして、戻し配管１０ｄから流入した処理液は分岐配管２０ａを流通して処理液貯留部２１に一旦貯留された後底部の排出口２１ｂから配管２０ｂに流出して加温装置２２及び濃度測定装置２３を通過して戻し配管２０ｃから配管１０ｂに戻されるようになっている。
【００２２】
また、戻し配管２０ｃには帰還配管２０ｄが接続され、帰還配管２０ｄは処理液貯留部２１の上蓋を貫通するように挿入固定されている。
【００２３】
戻し配管１０ｄには、別の分岐配管３０ａ及び３０ｂが接続されており、分岐配管３０ａは、処理液貯留部２１の上蓋を貫通するように挿入固定されている。分岐配管３０ｂは、投入タンク３１に接続されている。投入タンク３１は、原液である繊維処理剤を所定の濃度まで薄めた処理濃縮液（処理液よりも高い濃度に設定）を調製し、処理濃縮液を処理槽１へ供給するためのタンクで、底部には排出口３１ａが設けられている。そして、排出口３１ａには配管３０ｃが接続されており、配管３０ｃには、ポンプＰ３が接続されて分岐配管３０ａに合流するように接続されている。配管３０ｃの合流位置から処理液貯留部２１側には流量計３２が分岐配管３０ａに接続されている。
【００２４】
また、配管３０ｃには、ポンプＰ３に対して投入タンク３１とは反対側において戻し配管３０ｄが接続されており、戻し配管３０ｄは配管１０ｂに接続されている（図１では、戻し配管３０ｄのＡ−Ａ間が繋がっている）。
【００２５】
配管１０ｂには、配管４０を介してｐＨ調整装置４１が接続されており、処理液のｐＨを調整するために、酸性溶液又はアルカリ性溶液が適宜投入される。また、処理槽１には配管５０を介して給水装置５１が接続されており、繊維処理剤による吸尽処理や、その後の水洗処理等に処理槽１内に給水するようになっている。
【００２６】
処理液貯留部２１は、ステンレス等の金属製で１．０ＭＰａ程度の耐圧性を備えているものが好ましい。必要に応じて加温機能を備えるようにしてもよい。
【００２７】
加温装置２２は、処理液貯留部２１及び濃度測定装置２３の間を処理液が循環する場合に所定の温度条件を設定するために用いるもので、例えば、熱交換装置を用いて冷却水や蒸気により循環する処理液の温度設定を行うことができる。
【００２８】
濃度測定装置２３は、処理液中の繊維処理剤の濃度を測定するための装置で、処理液を透過する光について所定の波長領域における光強度を測定する装置が採用される。
【００２９】
制御装置１００は、処理中の処理液が流通する管路等に設置した温度センサ及びｐＨセンサ（図示せず）からの検知信号、濃度測定装置２３からの測定値に基づいて熱交換器１１、ｐＨ調整装置４１、各ポンプ、各配管に設けられた開閉弁等を制御して処理条件制御を行う。制御結果等については表示パネル１０１に表示される。表示パネル１０１は、タッチパネルを用いて操作入力装置と兼用させてもよい。
【００３０】
なお、処理条件の制御としては、処理中の昇温速度の制御といった吸尽処理の制御の外に、初期の処理液の調製といった前処理や処理後の冷却及び水洗といった後処理の制御も含まれ、繊維処理剤による吸尽処理に関わる一連の処理に関する制御が相当する。
【００３１】
次に、上述した処理装置による処理工程について説明する。図２は、吸尽処理前に処理液に含まれる繊維処理剤の初期濃度を測定する場合の処理液の流路を示す説明図である。図２では、処理液の流通する流路を実線で描画している。
【００３２】
まず、処理槽１に、水（必要に応じて処理助剤を含む、以下同様）及び繊維材料Ｍを投入する。そして、開閉弁１２を開いた状態で循環ポンプＰ１を駆動して循環管路に処理槽１内の水を循環させ、開閉弁３３を開く。開閉弁３３を開くことで分岐配管３０ａに水を流入させ、指定量を流量計３２で測定し、処理液貯留部２１に供給する。指定量を供給し終わった時点で開閉弁３３を閉じる。次に、開閉弁３４を開いてポンプＰ３を駆動し、配管３０ｃに投入タンク３１内の処理濃縮液を導入して分岐配管３０ａに合流させ指定量を流量計３２で測定し、処理液貯留部２１に供給する。指定量を供給し終わった時点で開閉弁３４を閉じる。処理液貯留部２１に供給する処理槽１内の水の量と処理液貯留部２１に供給する投入タンク３１内の処理濃縮液の量の割合を、処理槽１内の水の量と投入タンク３１の処理濃縮液の量の割合と同じになるように調整する。
【００３３】
そして、ポンプＰ２を一定流量で駆動して処理液貯留部２１内の処理液を吸入して配管２０ｂから濃度測定装置２３に通過させる。戻し配管２０ｃに接続された帰還配管２０ｄに設けられた開閉弁２６を開き、濃度測定装置２３を通過した処理液を処理液貯留部２１に戻す。この操作により処理濃縮液及び水は均一に混合希釈された処理液となる。そのため、処理液貯留部２１内の処理液を濃度測定装置２３に循環させて処理液中の繊維処理剤の初期濃度を測定することができる。
【００３４】
繊維処理剤の初期濃度を測定した後、開閉弁３５を開いて投入タンク３１内の処理濃縮液を戻し配管３０ｄに流入させ、戻し配管３０ｄに設けた開閉弁３６を開き配管１０ｂに導入する。配管１０ｂに導入された処理濃縮液は循環管路内の水と混合して処理槽１内に流入していく。また、帰還配管２０ｄの開閉弁２６を閉じて戻し配管２０ｃの開閉弁２５を開き、処理液貯留部２１内の処理液を濃度測定装置２３に通過させて配管１０ｂに戻す。
【００３５】
以上のように、投入タンク３１内の処理濃縮液を処理槽１内に投入する前に投入後の処理液中の繊維処理剤の初期濃度を正確に測定できるので、以後の処理条件制御を正確に行うことができる。特に、ポリアミド系繊維材料用染料固着剤のように、繊維材料と接触した時点から繊維材料に対する吸着がはじまるような繊維処理剤の場合にも、正確に吸着率を算出しながら処理条件を制御できる。一方、耐光向上剤のように、繊維材料との接触だけでは吸着がほとんど起こらないような繊維処理剤では、処理槽１に繊維処理剤と繊維材料を投入した状態で濃度測定を行っても、それほど誤差は生じないため、処理濃縮液を処理槽１に投入した直後の測定値を初期濃度としてもよい。
【００３６】
図３は、循環管路内に処理槽１内の処理液を循環させて吸尽処理を行う場合の処理液の流路を示す説明図である。図３では、処理液の流通する流路を実線で描画している。この場合には、循環管路の戻し配管１０ｄに設けられた開閉弁１２を開いて循環ポンプＰ１を駆動することで、処理槽１内の処理液を循環管路内に引き込み、熱交換器１１により温度調整をしながら戻し配管１０ｄから処理液を搬送管路３内に吐出して処理液を循環させる。
【００３７】
また、分岐配管２０ａに設けられた開閉弁２４及び戻し配管２０ｃに設けられた開閉弁２５を開いて、戻し配管１０ｄから一部の処理液を分岐配管２０ａに分岐させて流入させる。流入した処理液は処理液貯留部２１内に流れ込んで一旦貯留される。貯留された状態の処理液は、内部に混入した気泡が処理液貯留部２１内の上部空間に逃げて除去されるようになる。処理液貯留部２１には図示せぬ液面センサが設けられており、処理液の流入により液面が所定の高さまで上昇すると開閉弁２４を閉じて処理液の供給を止める。これと同時にポンプＰ２を駆動して底部の排出口から処理液を流出させる。次に液面が所定の下限の高さまで低下すると開閉弁２４を開いて、処理液が供給される。ポンプＰ２は、一度駆動が始まってからは、常時一定流量で処理液を濃度測定装置２３に流通させ、戻し配管２０ｃに設けられた開閉弁２５を開いて配管１０ｂに戻す。
【００３８】
処理槽１内の処理液の昇温制御は、処理濃縮液の投入が完了した時点から開始する。このときの昇温速度は予め設定され、好ましくは０．５〜３．０℃／分である。そして、濃度測定装置に処理中の処理液を循環させながら繊維処理剤の濃度をリアルタイムで測定する。制御装置は、濃度測定装置から得られる繊維処理剤の初期濃度及び処理中の繊維処理剤の濃度から、繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率および吸着速度をリアルタイムで算出する。
【００３９】
繊維処理剤の濃度を経時的に測定する時間の間隔は、０．３〜３分であることが好ましい。測定間隔が０．３分未満であると、算出した吸着速度を次回の昇温速度に反映させることが困難で、処理条件を適正に制御できない虞がある。測定間隔が３分を超えると、算出した吸着速度の精度が低くなるため、処理条件を適正に制御できず、時間のロスになったり、吸着斑などの品質不良を起こしたりする虞がある。測定間隔は１分であることがより好ましい。
【００４０】
濃度測定装置は、処理液を透過させた光について、所定の波長領域、例えば紫外線波長領域である２００〜４００ｎｍの波長領域における光強度を、一定波長、例えば１０ｎｍ毎に測定する。制御装置は、測定された光強度に基づいて以下の式により吸光度Ａに変換する。
Ａ＝ｌｏｇ10（Ｉ0／Ｉ）
ここで、Ｉ0は水の光強度であり、Ｉは処理液の光強度である。
【００４１】
そして、算出された吸光度Ａに基づいて、繊維処理剤により定まった、特有の、より限定された波長範囲における吸光度のピーク値を、繊維処理剤の吸光度とし、繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率および吸着速度を算出する。
【００４２】
例えば、セルロース系繊維材料用染料固着剤の吸光度のピーク値は３００〜３３０ｎｍの波長領域に、ポリアミド系繊維材料用染料固着剤の吸光度のピーク値は２５０〜２７０ｎｍの波長領域に検出されることが多い。したがって、こうした波長領域を波長範囲に設定して吸着率および吸着速度を算出する。
【００４３】
ただし、繊維処理剤に対応する波長範囲に吸光度のピーク値が検出されない場合には、その波長範囲の吸光度の平均値を、繊維処理剤の吸光度とする。
【００４４】
次に、初期の処理液の吸光度および処理中の処理液の吸光度から、以下の式により繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率Ｂ（％）を算出する。
Ｂ＝（Ａ0−Ａ）／Ａ0×１００
ここで、Ａ0は初期の処理液の吸光度であり、Ａは処理中の処理液の吸光度である。
【００４５】
吸着速度Ｃn（％／分）については、以下の式により算出する。
Ｃn＝（Ｂn−Ｂn-1）／Ｔ
Ｂn-1は前回測定時の吸着率であり、Ｂnは今回測定時の吸着率である。そして、両者の差を測定間隔Ｔ（分）で割ることで、前回測定時から今回測定時までの吸着速度Ｃnが算出される。
【００４６】
そして、昇温速度Ｄ（℃／分）を以下の式により算出し、処理条件の１つである処理液の温度を制御する。
Ｄn+1＝Ｃ0×Ｄn／Ｃn
ここで、Ｄn+1は今回測定時から次回測定時までの昇温速度であり、Ｄnは前回測定時から今回測定時までの昇温速度である。また、Ｃ0は、予め設定された標準吸着速度（％／分）であり、Ｃnは今回の吸着速度（％／分）である。
【００４７】
例えば、標準吸着速度が３．０％／分、測定間隔が１分、前回測定時から今回測定時までの昇温速度が１．２℃／分、前回測定時から今回測定時までの吸着速度が１．５％／分であった場合の、次の１分の昇温速度は２．４℃／分となる。
【００４８】
ここで、標準吸着速度とは、均一な吸着を得るための標準的な吸着速度であって、繊維材料である布帛が装置内を１回循環するのに要する搬送時間（サイクルタイム）により設定される。一般に、サイクルタイムが長いほど吸着斑が発生し易い傾向にあるため、サイクルタイムが長くなるにしたがって、標準吸着速度の増加が抑えられるように設定される。
【００４９】
標準吸着速度は、吸着率毎に設定することもできる。例えば、吸着率が０〜２０％の場合は標準吸着速度を３％／分、吸着率が２０〜１００％の場合は標準吸着速度を２％／分と設定することもできる。これは、繊維処理剤の種類や濃度によっては、均一な吸着を得るための標準的な吸着速度が、吸着率によって変わる場合があるからである。このようにすることにより、時間を短縮し、処理に要するエネルギーを軽減することができる。
【００５０】
繊維処理剤の吸着速度が標準吸着速度の一定倍率、例えば１．０倍以上になった場合には、上記の式による昇温制御を停止し、停止時の温度を保持する。これは、吸着速度が標準吸着速度の１．０倍以上になると、繊維処理剤が繊維材料に斑付きし易くなり、結果として吸着斑が発生し易いためである。
【００５１】
そして、吸着速度が標準吸着速度の１．０倍未満になった時点で、上記の式による昇温制御を開始する。このときの昇温速度は、上記の式によらずに予め設定した昇温速度、好ましくは０．５〜３．０℃／分で昇温する。昇温速度が０．５℃／分未満であると、処理に無駄に時間がかかる虞があり、昇温速度が３．０℃／分を超えると、吸着斑が発生する虞がある。
【００５２】
予め設定された最高処理温度まで昇温した後は、その温度を保持し、吸着率が平衡に達した時点で、処理液の冷却を開始する。冷却処理は、予め設定された温度推移で低下するように制御される。
【００５３】
この場合、最高処理温度とは、昇温から最終の水洗まで処理工程の中で最高となる処理温度をいい、繊維材料の素材に応じて設定される。例えば、セルロース系繊維材料をセルロース系繊維材料用染料固着剤で処理する場合の最高処理温度は一般に３０〜６０℃、ポリアミド系繊維材料をポリアミド系繊維材料用染料固着剤で処理する場合の最高処理温度は一般に６０〜１００℃である。
【００５４】
また、吸着率が平衡に達した時点とは、吸着速度が一定値、例えば０．２％／分以下になってから布帛が装置内を３回程度循環した時点、あるいは吸着速度が０．２％／分以下になってから３分程度経過した時点とする。吸着速度が０．２％／分を超える状態であると、吸着率が低いために所望の効果、例えば繊維処理剤が染料固着剤である場合には十分な堅牢度向上効果が得られない虞がある。
【００５５】
所定の温度まで冷却した後、冷却処理を停止し、給水と排液を繰り返して水洗処理を開始する。水洗液についても処理液と同様に濃度測定装置に循環させながら濃度測定を行い、水洗液の繊維処理剤濃度が一定値以下、例えば、処理液中の繊維処理剤の初期濃度に対して５％以下となった時点で、水洗処理を終了する。
【００５６】
冷却温度や、吸水・排液のタイミング、水洗の回数は、繊維材料や繊維処理剤によって異なる。しわの発生し易さや、繊維処理剤の脱着のし易さなどを考慮し、適宜設定すればよい。また、水洗液の繊維処理剤濃度が５％を超える状態で水洗を終了すると、洗浄が不十分で所望の効果が得られない虞がある。
【００５７】
以上説明した例では、光強度から吸光度を算出しているが、これに限定されるものでなく、透過率を算出し、この値から、繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率および吸着速度を算出してもよい。
【００５８】
また、処理条件の制御として処理液の温度制御を例に挙げて説明したが、同時に、処理液のｐＨ制御も行われる。特に、ポリアミド系繊維材料用染料固着剤のように、ｐＨ依存性の大きな繊維処理剤では、処理液のｐＨ制御が重要である。
【００５９】
例えば、ポリアミド系繊維材料をポリアミド系繊維材料用染料固着剤で処理する場合、処理温度が予め設定された最高処理温度に達した時点で、処理液のｐＨが４．５以上である場合には、処理槽に酸を添加し、処理液のｐＨを３．５近傍にまで下げる。こうすることによって吸着を促進して、目標の吸着速度になるよう処理条件を制御する。このとき用いられる酸は特に限定されるものでなく、例えば、酢酸、リンゴ酸、クエン酸などを挙げることができる。酸を添加する場合には、処理液のｐＨが急激に下がらないよう、例えば、ｐＨ値が毎分０．５ずつ下がるように酸の添加量を制御すればよい。
【００６０】
また、水洗の際に水洗液のｐＨを測定することは有用である。処理液のｐＨは酸性あるいはアルカリ性に制御されることが多いため、水洗液のｐＨが中性付近、例えば６〜８になった時点で、水洗処理を終了するようにしてもよい。水洗液の繊維処理剤の濃度とｐＨの双方から、水洗処理を停止するタイミングを設定するのが好ましい。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
繊維材料として、４０ｄｔｅｘの６ナイロン１００％平織物（１反が１０．０ｋｇ／５０ｍの布帛を４反繋げて布帛長２００ｍとしたもの）を準備し、図１に示す液流型高温高圧染色機（使用する総液量：１０００リットル、布速：１３３ｍ／分（サイクルタイム９０秒））を用いて、以下に示す処方１の組成の染液により、最高染色温度１００℃で３０分間処理して染色した後、水洗処理を行った。
＜処方１＞
ＡＭＩＮＹＬ ＹＥＬＬＯＷ ＦＤ−３ＲＬ ０．５％ｏｗｆ
（酸性染料、田岡化学工業株式会社製）
ＡＭＩＮＹＬ ＲＵＢＩＮＥ ＦＤ−ＢＬ ０．５％ｏｗｆ
（酸性染料、田岡化学工業株式会社製）
ＡＣＩＤ ＢＬＵＥ Ｍ ０．５％ｏｗｆ
（酸性染料、オージー株式会社製）
ユニガールＡＳＳ−１０ ２．０％ｏｗｆ
（均染剤、明成化学工業株式会社製）
硫酸アンモニウム ０．５ｇ／リットル
（ｐＨ調整剤）
【００６２】
引き続き、図１に示す液流型高温高圧染色機を処理装置として用いて、以下に示す処方２の組成の処理液により、最高処理温度を８０℃に設定して、染料固着処理を行った。
＜処方２＞
サンライフＴＮ−８ ３．０％ｏｗｆ
（ポリアミド系繊維材料用染料固着剤、フェノールスルホン酸ホルマリン縮重合物、日華化学株式会社製）
酢酸 ０．５ｃｃ／リットル
（ｐＨ調整剤）
【００６３】
このとき、濃度測定装置として分光光度計（光源；ハロゲン光）を取り付けて、図２及び図３に示すように処理液を循環させて濃度測定を行った。濃度測定は、処理液に光を透過させて、上述したように、２００〜４００ｎｍの波長領域における光強度を１０ｎｍ毎に１分間隔で測定して吸光度に変換し、波長範囲２４０〜２８０ｎｍにおける吸光度のピーク値をポリアミド系繊維材料用染料固着剤の吸光度として算出した。そして、算出された吸光度に基づいて上記の式により吸着率及び吸着速度を算出した。
【００６４】
まず、処理装置の処理槽に水を９００リットル給水し、布帛と酢酸を投入する。次に投入タンクで染料固着剤を水にて溶解し、１００リットルの処理濃縮液を調製し、調製した処理濃縮液のうち１リットルを処理液貯留部に供給し、処理槽内から酢酸を含む水９リットルを処理液貯留部に供給し処理濃縮液を１０倍に希釈して処理液を調製する。調製した処理液を濃度測定装置に流通させ吸光度を測定する。この測定値を処理液の染料固着剤の初期濃度値とした。その後、この測定に使用した処理液１０リットルと投入タンクの処理濃縮液９９リットルを処理槽内に注入した後に染料固着処理を開始した。昇温速度の制御は上記の式により行った。なお、標準吸着速度は、２．５％／分に設定した。
【００６５】
その後、吸着速度が０．３％／分以下となり、平衡に達してから布帛を５回転（７．５分）循環させた後冷却処理を実施した。４０℃まで冷却した後、新水の給水と処理液の一部を排液する操作を交互に繰り返し行い、処理槽内の処理液を新水へと徐々に置換した（徐冷水洗）。その後、布帛の循環を停止して処理槽内の処理液（多くは新水に置換されている）をすべて排液後、新水を１０００リットル給水して、布帛を３分間循環させる水洗処理を行った。水洗処理は３回行う設定とした。ただし、水洗液中の染料固着剤の濃度が処理液の染料固着剤の初期濃度に対して３％以下となり、かつ水洗液のｐＨ値が６〜８に達した時点で水洗処理を終了するよう設定した。処理期間における処理曲線を図４に示す。
【００６６】
図４において、太い実線が実測温度、細い実線が吸着率、点線が吸着速度、一点鎖線がｐＨ値の推移をそれぞれ示している。以下の図５においても同様である。
【００６７】
吸着率が７５分近辺を境に急激に上昇しているのは、新水の給水と処理液の排液を交互に行うことにより、処理液中の染料固着剤の濃度が低下していることを意味し、吸着率の上昇を意味するものではない。
【００６８】
（比較例１）
実施例１と同様の繊維材料、染料固着剤、および酢酸を用い、最高処理温度を８０℃に設定した。ただし、昇温速度の制御は上記の式によらずに、従来の方法、すなわち、２０℃から８０℃まで昇温するのに３０分かけ、８０℃で４０分保持した後、４０℃まで冷却した。その後、実施例１と同様の徐冷水洗を行い、さらに実施例１と同様の水洗処理を３回行った。処理期間における処理曲線を図５に示す。
【００６９】
図６は、実施例１及び比較例１における処理過程に関するデータをまとめた一覧表である。最高処理温度到達時間とは、昇温開始から最高処理温度に到達するまでに要した時間である。最大吸着速度とは、各測定タイミングにおいて算出した吸着速度のうち最大の吸着速度である。処理時間とは、昇温開始から水洗完了までに要した時間である。洗濯堅牢度は、４反の生地のそれぞれから、幅方向に３ヶ所ずつサンプリングし、ＪＩＳ Ｌ−０８４４ Ａ−２法に従い、評価した結果である。
【００７０】
図６に示す評価結果をみると、比較例１と比較して実施例１では、最大吸着速度が小さく、吸着斑が発生し難い。また、最高処理温度に到達するまでには若干長い時間を要するものの、総合的な処理時間は短くなっている。洗濯堅牢度のバラツキも少なく全般に優れており、染料固着剤が均一に吸着していることがうかがえる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 処理槽
２ 滞留部
３ 搬送管路
４ リール
５ 吸入口
６ 吸入口
11 熱交換器
12 開閉弁
20 分岐管路
21 処理液貯留部
22 加温装置
23 濃度測定装置
24〜26 開閉弁
31 投入タンク
32 流量計
33〜36 開閉弁
41 ｐＨ調整装置
51 給水装置
100 制御装置
101 表示パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維材料の処理方法に関する。詳しくは、繊維処理剤により均一に処理された繊維材料を得るにあたり、処理中の処理液の繊維処理剤濃度を測定しながら処理条件を制御する処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維材料の染色加工においては、染色の前処理または後処理として、種々の繊維処理剤による処理が行われる。その一つに、染色堅牢度の向上を目的として染色後に行われる染料固着剤（フィックス剤ともいう）による処理がある。例えば、セルロース系繊維材料の染色には、主として反応性染料または直接染料が用いられている。このうち、反応性染料はセルロース系繊維材料との間で強固な共有結合を生成して染着するため、染色後、十分に洗浄して未染着染料を除去することにより、優れた湿潤堅牢度を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、工業的条件において、未染着染料を完全に除去することは難しく、湿潤堅牢度を低下させる場合があるため、染料固着処理が推奨されている。一方、直接染料は直接性によってセルロース系繊維材料に染着するため、湿潤堅牢度が元来十分でなく、染料固着処理が不可欠となっている。このような後処理は、ポリアミド系繊維材料を酸性染料（金属錯塩染料を含む）で染色する場合も同様に行われている。
【０００４】
染料固着処理の多くは吸尽処理（バッチ処理ともいう）にて行われるが、昇温速度や、処理終点といった処理条件は、十分に管理ないし制御されていないのが現状である。そのため、吸着速度が速すぎて吸着斑となり、十分な堅牢度向上効果が得られなかったり、吸着速度が遅すぎて処理時間が必要以上に長くなったり、吸着率が平衡に達した以降も必要以上に長い時間高温を維持し、時間やエネルギーをロスしたりする場合があった。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、ポリアミド系繊維材料を酸性染料などの陰イオン性染料で染色した後に行う染料固着処理において、早期段階では吸着速度を制御するような割合で染料固着剤を添加し、後期段階では染料固着剤の凝集沈殿を減少させるような割合で染料固着剤を添加する方法が開示されている。このような方法を工業的に実施しようとすると、まず、少量の繊維材料を試験機を用いて処理し、得られた吸着挙動の結果から、量産機における処理条件を設定する必要がある。しかしながら、試験機と量産機とでは、繊維材料と処理液との物理的な接触方法の違いにより吸着挙動が異なり、所望の効果を得ることが困難であった。
【０００６】
ところで、繊維材料を染色するに際し、染色中の染液の染料濃度を、ハロゲン光、色素レーザー、ガスレーザーなどの光源を用い連続的に光学密度を測定することにより、繊維材料に対する染料の染着率を推定算出して、目標とする色になるように染色条件を制御する染色方法が多数提案されている（例えば、特許文献２〜４）。しかしながら、これらの方法は、昇温時の染色条件のみを制御するもので、染着率が平衡に達した以降の制御は行われていない。したがって、仮にこれらの方法を染料固着処理に応用したとしても、時間やエネルギーのロスという問題を依然として解決できないのである。このような問題は、染料固着処理の場合に限ったことでなく、他の繊維処理剤による吸尽処理の場合にも、同様にみられる問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７０９２０１号公報
【特許文献２】特公昭６１−４２０２１号公報
【特許文献３】特開昭６４−６１６４号公報
【特許文献４】特開平５−９８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、繊維材料を繊維処理剤により処理するに際し、時間やエネルギーのロスを省き、より経済的な方法で処理することができるとともに、均一性に優れた処理物を得ることが可能な、繊維材料の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る繊維材料の処理方法は、繊維材料を繊維処理剤を含む処理液に浸漬して所定の処理条件に基づいて吸尽処理を行う繊維材料の処理方法であって、処理中の処理液の所定波長領域における光強度を測定し、測定された光強度に基づいて繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率及び吸着速度を算出し、算出された吸着率及び吸着速度に基づいて処理条件を制御することを特徴とする。さらに、処理中の処理液の紫外線波長領域における吸光度を測定することを特徴とする。さらに、紫外線波長領域の所定の波長範囲における吸光度のピーク値又は平均値に基づいて吸着率及び吸着速度を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る繊維材料の処理方法によれば、繊維材料を繊維処理剤により処理するに際し、時間やエネルギーのロスを省き、より経済的な方法で処理することができるとともに、均一性に優れた処理物を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る処理装置に関する概略構成図である。
【図２】吸尽処理前に繊維処理剤の初期濃度を測定する場合の処理液の流路を示す説明図である。
【図３】循環管路内に処理槽内の処理液を循環させて吸尽処理を行う場合の処理液の流路を示す説明図である。
【図４】実施例１に関する処理過程を示すグラフである。
【図５】比較例１に関する処理過程を示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１の処理結果をまとめた一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の処理方法において被処理材料となる繊維材料の素材は特に限定されるものでなく、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維；レーヨン、キュプラ等の再生繊維；ジアセテート、トリアセテート等の半合成繊維；ポリアミド（６ナイロン、６６ナイロン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（カチオン染料可染型ポリエチレンテレフタレートを含む）、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン等の合成繊維などを挙げることができる。その形態も特に限定されるものでなく、例えば、原綿、糸条（紡績糸、フィラメント糸等）、布帛（織物、編物、不織布等）などの形態を挙げることができる。
【００１４】
また、繊維材料に処理される繊維処理剤も特に限定されるものでなく、例えば、染料固着剤、耐光向上剤、黄変防止剤などを挙げることができる。こうした繊維処理剤は、水で希釈され、必要に応じて処理助剤を混合した処理液として使用される。処理液に光を透過させると、処理液に含まれる繊維処理剤に特定の波長領域の光が吸収されるようになるため、吸収される波長領域（例えば、紫外線波長領域）の光強度を測定して繊維処理剤の濃度を算出することができる。
【００１５】
本発明の処理方法を実施するための装置としては、公知の染色機を用いることができる。例えば、液流染色機、ジッガー染色機、ビーム染色機、チーズ染色機、かせ染め染色機、パッケージ染色機などを挙げることができる。こうした染色機に処理中の処理液の光強度に基づいて繊維処理剤の濃度を測定する測定装置を取り付け、測定装置から得られる測定値に基づいて吸着率および吸着速度を算出して処理条件を制御しながら処理を行う。
【００１６】
図１は、光強度の測定装置を取り付けた液流染色機を兼ねた処理装置に関する概略構成図である。この例では、処理装置は、処理槽１を備えており、処理槽１の内部には処理液が滞留する滞留部２が設けられている。また、処理槽１には搬送管路３が接続されており、布帛といった繊維材料Ｍが滞留部２から搬送管路３を通って循環しながら搬送されるようになっている。繊維材料Ｍは吐出部３ａで処理液を噴射され、繊維材料Ｍを搬送する場合には、処理槽１内に設けられたリール４に繊維材料Ｍを巻回し、リール４を図示せぬ駆動モータ等で回転駆動させて搬送される。繊維材料Ｍは滞留部２では処理液に浸漬された状態で搬送されていき、吸尽処理が行われるようになっている。
【００１７】
処理槽１の底部には吸入口５及び６が設けられており、吸入口５には配管１０ａが接続され、吸入口６には配管１０ｂが接続されている。そして、２つの配管１０ａ及び１０ｂは主配管１０ｃに合流するように接続されている。主配管１０ｃには、循環ポンプＰ１及び熱交換器１１が接続されており、熱交換器１１には戻し配管１０ｄが接続され、戻し配管１０ｄを介して搬送管路３の吐出部３ａに接続されている。
【００１８】
そして、配管１０ａ及び１０ｂ、主配管１０ｃ並びに戻し配管１０ｄが循環管路に相当するもので、処理槽１の滞留部２に滞留する処理液は循環ポンプＰ１により吸入口５及び６から吸引されて配管１０ａ及び１０ｂ、主配管１０ｃに流入し、循環ポンプＰ１を通過して熱交換器１１から戻し配管１０ｄに流出して処理液が吐出部３ａから吐出されるようになる。処理液の吐出により搬送管路３内に液流が発生し、繊維材料Ｍを搬送管路３内に引き込むように作用する。そのため、繊維材料Ｍが液流とともに搬送されて滞留部２から搬送管路３内を連続して循環するようになる。
【００１９】
熱交換器１１は、循環管路内を流通する処理液の温度を調整する装置で、高温蒸気又は冷水を用いて処理液を加熱又は冷却する。
【００２０】
戻し配管１０ｄには、分岐配管２０ａが接続されており、分岐配管２０ａは処理液貯留部２１に接続されている。処理液貯留部２１は密閉タンクからなり、その上蓋２１ａを貫通するように分岐配管２０ａの開口端部が挿入固定されている。また、処理液貯留部２１の底部には、排出口２１ｂが形成されており、排出口２１ｂには配管２０ｂが接続されている。配管２０ｂには、ポンプＰ２、加温装置２２及び濃度測定装置２３が接続され、濃度測定装置２３には戻し配管２０ｃが接続され、戻し配管２０ｃを介して配管１０ｂに接続されている。
【００２１】
そして、戻し配管１０ｄから流入した処理液は分岐配管２０ａを流通して処理液貯留部２１に一旦貯留された後底部の排出口２１ｂから配管２０ｂに流出して加温装置２２及び濃度測定装置２３を通過して戻し配管２０ｃから配管１０ｂに戻されるようになっている。
【００２２】
また、戻し配管２０ｃには帰還配管２０ｄが接続され、帰還配管２０ｄは処理液貯留部２１の上蓋を貫通するように挿入固定されている。
【００２３】
戻し配管１０ｄには、別の分岐配管３０ａ及び３０ｂが接続されており、分岐配管３０ａは、処理液貯留部２１の上蓋を貫通するように挿入固定されている。分岐配管３０ｂは、投入タンク３１に接続されている。投入タンク３１は、原液である繊維処理剤を所定の濃度まで薄めた処理濃縮液（処理液よりも高い濃度に設定）を調製し、処理濃縮液を処理槽１へ供給するためのタンクで、底部には排出口３１ａが設けられている。そして、排出口３１ａには配管３０ｃが接続されており、配管３０ｃには、ポンプＰ３が接続されて分岐配管３０ａに合流するように接続されている。配管３０ｃの合流位置から処理液貯留部２１側には流量計３２が分岐配管３０ａに接続されている。
【００２４】
また、配管３０ｃには、ポンプＰ３に対して投入タンク３１とは反対側において戻し配管３０ｄが接続されており、戻し配管３０ｄは配管１０ｂに接続されている（図１では、戻し配管３０ｄのＡ−Ａ間が繋がっている）。
【００２５】
配管１０ｂには、配管４０を介してｐＨ調整装置４１が接続されており、処理液のｐＨを調整するために、酸性溶液又はアルカリ性溶液が適宜投入される。また、処理槽１には配管５０を介して給水装置５１が接続されており、繊維処理剤による吸尽処理や、その後の水洗処理等に処理槽１内に給水するようになっている。
【００２６】
処理液貯留部２１は、ステンレス等の金属製で１．０ＭＰａ程度の耐圧性を備えているものが好ましい。必要に応じて加温機能を備えるようにしてもよい。
【００２７】
加温装置２２は、処理液貯留部２１及び濃度測定装置２３の間を処理液が循環する場合に所定の温度条件を設定するために用いるもので、例えば、熱交換装置を用いて冷却水や蒸気により循環する処理液の温度設定を行うことができる。
【００２８】
濃度測定装置２３は、処理液中の繊維処理剤の濃度を測定するための装置で、処理液を透過する光について所定の波長領域における光強度を測定する装置が採用される。
【００２９】
制御装置１００は、処理中の処理液が流通する管路等に設置した温度センサ及びｐＨセンサ（図示せず）からの検知信号、濃度測定装置２３からの測定値に基づいて熱交換器１１、ｐＨ調整装置４１、各ポンプ、各配管に設けられた開閉弁等を制御して処理条件制御を行う。制御結果等については表示パネル１０１に表示される。表示パネル１０１は、タッチパネルを用いて操作入力装置と兼用させてもよい。
【００３０】
なお、処理条件の制御としては、処理中の昇温速度の制御といった吸尽処理の制御の外に、初期の処理液の調製といった前処理や処理後の冷却及び水洗といった後処理の制御も含まれ、繊維処理剤による吸尽処理に関わる一連の処理に関する制御が相当する。
【００３１】
次に、上述した処理装置による処理工程について説明する。図２は、吸尽処理前に処理液に含まれる繊維処理剤の初期濃度を測定する場合の処理液の流路を示す説明図である。図２では、処理液の流通する流路を実線で描画している。
【００３２】
まず、処理槽１に、水（必要に応じて処理助剤を含む、以下同様）及び繊維材料Ｍを投入する。そして、開閉弁１２を開いた状態で循環ポンプＰ１を駆動して循環管路に処理槽１内の水を循環させ、開閉弁３３を開く。開閉弁３３を開くことで分岐配管３０ａに水を流入させ、指定量を流量計３２で測定し、処理液貯留部２１に供給する。指定量を供給し終わった時点で開閉弁３３を閉じる。次に、開閉弁３４を開いてポンプＰ３を駆動し、配管３０ｃに投入タンク３１内の処理濃縮液を導入して分岐配管３０ａに合流させ指定量を流量計３２で測定し、処理液貯留部２１に供給する。指定量を供給し終わった時点で開閉弁３４を閉じる。処理液貯留部２１に供給する処理槽１内の水の量と処理液貯留部２１に供給する投入タンク３１内の処理濃縮液の量の割合を、処理槽１内の水の量と投入タンク３１の処理濃縮液の量の割合と同じになるように調整する。
【００３３】
そして、ポンプＰ２を一定流量で駆動して処理液貯留部２１内の処理液を吸入して配管２０ｂから濃度測定装置２３に通過させる。戻し配管２０ｃに接続された帰還配管２０ｄに設けられた開閉弁２６を開き、濃度測定装置２３を通過した処理液を処理液貯留部２１に戻す。この操作により処理濃縮液及び水は均一に混合希釈された処理液となる。そのため、処理液貯留部２１内の処理液を濃度測定装置２３に循環させて処理液中の繊維処理剤の初期濃度を測定することができる。
【００３４】
繊維処理剤の初期濃度を測定した後、開閉弁３５を開いて投入タンク３１内の処理濃縮液を戻し配管３０ｄに流入させ、戻し配管３０ｄに設けた開閉弁３６を開き配管１０ｂに導入する。配管１０ｂに導入された処理濃縮液は循環管路内の水と混合して処理槽１内に流入していく。また、帰還配管２０ｄの開閉弁２６を閉じて戻し配管２０ｃの開閉弁２５を開き、処理液貯留部２１内の処理液を濃度測定装置２３に通過させて配管１０ｂに戻す。
【００３５】
以上のように、投入タンク３１内の処理濃縮液を処理槽１内に投入する前に投入後の処理液中の繊維処理剤の初期濃度を正確に測定できるので、以後の処理条件制御を正確に行うことができる。特に、ポリアミド系繊維材料用染料固着剤のように、繊維材料と接触した時点から繊維材料に対する吸着がはじまるような繊維処理剤の場合にも、正確に吸着率を算出しながら処理条件を制御できる。一方、耐光向上剤のように、繊維材料との接触だけでは吸着がほとんど起こらないような繊維処理剤では、処理槽１に繊維処理剤と繊維材料を投入した状態で濃度測定を行っても、それほど誤差は生じないため、処理濃縮液を処理槽１に投入した直後の測定値を初期濃度としてもよい。
【００３６】
図３は、循環管路内に処理槽１内の処理液を循環させて吸尽処理を行う場合の処理液の流路を示す説明図である。図３では、処理液の流通する流路を実線で描画している。この場合には、循環管路の戻し配管１０ｄに設けられた開閉弁１２を開いて循環ポンプＰ１を駆動することで、処理槽１内の処理液を循環管路内に引き込み、熱交換器１１により温度調整をしながら戻し配管１０ｄから処理液を搬送管路３内に吐出して処理液を循環させる。
【００３７】
また、分岐配管２０ａに設けられた開閉弁２４及び戻し配管２０ｃに設けられた開閉弁２５を開いて、戻し配管１０ｄから一部の処理液を分岐配管２０ａに分岐させて流入させる。流入した処理液は処理液貯留部２１内に流れ込んで一旦貯留される。貯留された状態の処理液は、内部に混入した気泡が処理液貯留部２１内の上部空間に逃げて除去されるようになる。処理液貯留部２１には図示せぬ液面センサが設けられており、処理液の流入により液面が所定の高さまで上昇すると開閉弁２４を閉じて処理液の供給を止める。これと同時にポンプＰ２を駆動して底部の排出口から処理液を流出させる。次に液面が所定の下限の高さまで低下すると開閉弁２４を開いて、処理液が供給される。ポンプＰ２は、一度駆動が始まってからは、常時一定流量で処理液を濃度測定装置２３に流通させ、戻し配管２０ｃに設けられた開閉弁２５を開いて配管１０ｂに戻す。
【００３８】
処理槽１内の処理液の昇温制御は、処理濃縮液の投入が完了した時点から開始する。このときの昇温速度は予め設定され、好ましくは０．５〜３．０℃／分である。そして、濃度測定装置に処理中の処理液を循環させながら繊維処理剤の濃度をリアルタイムで測定する。制御装置は、濃度測定装置から得られる繊維処理剤の初期濃度及び処理中の繊維処理剤の濃度から、繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率および吸着速度をリアルタイムで算出する。
【００３９】
繊維処理剤の濃度を経時的に測定する時間の間隔は、０．３〜３分であることが好ましい。測定間隔が０．３分未満であると、算出した吸着速度を次回の昇温速度に反映させることが困難で、処理条件を適正に制御できない虞がある。測定間隔が３分を超えると、算出した吸着速度の精度が低くなるため、処理条件を適正に制御できず、時間のロスになったり、吸着斑などの品質不良を起こしたりする虞がある。測定間隔は１分であることがより好ましい。
【００４０】
濃度測定装置は、処理液を透過させた光について、所定の波長領域、例えば紫外線波長領域である２００〜４００ｎｍの波長領域における光強度を、一定波長、例えば１０ｎｍ毎に測定する。制御装置は、測定された光強度に基づいて以下の式により吸光度Ａに変換する。
Ａ＝ｌｏｇ10（Ｉ0／Ｉ）
ここで、Ｉ0は水の光強度であり、Ｉは処理液の光強度である。
【００４１】
そして、算出された吸光度Ａに基づいて、繊維処理剤により定まった、特有の、より限定された波長範囲における吸光度のピーク値を、繊維処理剤の吸光度とし、繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率および吸着速度を算出する。
【００４２】
例えば、セルロース系繊維材料用染料固着剤の吸光度のピーク値は３００〜３３０ｎｍの波長領域に、ポリアミド系繊維材料用染料固着剤の吸光度のピーク値は２５０〜２７０ｎｍの波長領域に検出されることが多い。したがって、こうした波長領域を波長範囲に設定して吸着率および吸着速度を算出する。
【００４３】
ただし、繊維処理剤に対応する波長範囲に吸光度のピーク値が検出されない場合には、その波長範囲の吸光度の平均値を、繊維処理剤の吸光度とする。
【００４４】
次に、初期の処理液の吸光度および処理中の処理液の吸光度から、以下の式により繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率Ｂ（％）を算出する。
Ｂ＝（Ａ0−Ａ）／Ａ0×１００
ここで、Ａ0は初期の処理液の吸光度であり、Ａは処理中の処理液の吸光度である。
【００４５】
吸着速度Ｃn（％／分）については、以下の式により算出する。
Ｃn＝（Ｂn−Ｂn-1）／Ｔ
Ｂn-1は前回測定時の吸着率であり、Ｂnは今回測定時の吸着率である。そして、両者の差を測定間隔Ｔ（分）で割ることで、前回測定時から今回測定時までの吸着速度Ｃnが算出される。
【００４６】
そして、昇温速度Ｄ（℃／分）を以下の式により算出し、処理条件の１つである処理液の温度を制御する。
Ｄn+1＝Ｃ0×Ｄn／Ｃn
ここで、Ｄn+1は今回測定時から次回測定時までの昇温速度であり、Ｄnは前回測定時から今回測定時までの昇温速度である。また、Ｃ0は、予め設定された標準吸着速度（％／分）であり、Ｃnは今回の吸着速度（％／分）である。
【００４７】
例えば、標準吸着速度が３．０％／分、測定間隔が１分、前回測定時から今回測定時までの昇温速度が１．２℃／分、前回測定時から今回測定時までの吸着速度が１．５％／分であった場合の、次の１分の昇温速度は２．４℃／分となる。
【００４８】
ここで、標準吸着速度とは、均一な吸着を得るための標準的な吸着速度であって、繊維材料である布帛が装置内を１回循環するのに要する搬送時間（サイクルタイム）により設定される。一般に、サイクルタイムが長いほど吸着斑が発生し易い傾向にあるため、サイクルタイムが長くなるにしたがって、標準吸着速度の増加が抑えられるように設定される。
【００４９】
標準吸着速度は、吸着率毎に設定することもできる。例えば、吸着率が０〜２０％の場合は標準吸着速度を３％／分、吸着率が２０〜１００％の場合は標準吸着速度を２％／分と設定することもできる。これは、繊維処理剤の種類や濃度によっては、均一な吸着を得るための標準的な吸着速度が、吸着率によって変わる場合があるからである。このようにすることにより、時間を短縮し、処理に要するエネルギーを軽減することができる。
【００５０】
繊維処理剤の吸着速度が標準吸着速度の一定倍率、例えば１．０倍以上になった場合には、上記の式による昇温制御を停止し、停止時の温度を保持する。これは、吸着速度が標準吸着速度の１．０倍以上になると、繊維処理剤が繊維材料に斑付きし易くなり、結果として吸着斑が発生し易いためである。
【００５１】
そして、吸着速度が標準吸着速度の１．０倍未満になった時点で、上記の式による昇温制御を開始する。このときの昇温速度は、上記の式によらずに予め設定した昇温速度、好ましくは０．５〜３．０℃／分で昇温する。昇温速度が０．５℃／分未満であると、処理に無駄に時間がかかる虞があり、昇温速度が３．０℃／分を超えると、吸着斑が発生する虞がある。
【００５２】
予め設定された最高処理温度まで昇温した後は、その温度を保持し、吸着率が平衡に達した時点で、処理液の冷却を開始する。冷却処理は、予め設定された温度推移で低下するように制御される。
【００５３】
この場合、最高処理温度とは、昇温から最終の水洗まで処理工程の中で最高となる処理温度をいい、繊維材料の素材に応じて設定される。例えば、セルロース系繊維材料をセルロース系繊維材料用染料固着剤で処理する場合の最高処理温度は一般に３０〜６０℃、ポリアミド系繊維材料をポリアミド系繊維材料用染料固着剤で処理する場合の最高処理温度は一般に６０〜１００℃である。
【００５４】
また、吸着率が平衡に達した時点とは、吸着速度が一定値、例えば０．２％／分以下になってから布帛が装置内を３回程度循環した時点、あるいは吸着速度が０．２％／分以下になってから３分程度経過した時点とする。吸着速度が０．２％／分を超える状態であると、吸着率が低いために所望の効果、例えば繊維処理剤が染料固着剤である場合には十分な堅牢度向上効果が得られない虞がある。
【００５５】
所定の温度まで冷却した後、冷却処理を停止し、給水と排液を繰り返して水洗処理を開始する。水洗液についても処理液と同様に濃度測定装置に循環させながら濃度測定を行い、水洗液の繊維処理剤濃度が一定値以下、例えば、処理液中の繊維処理剤の初期濃度に対して５％以下となった時点で、水洗処理を終了する。
【００５６】
冷却温度や、吸水・排液のタイミング、水洗の回数は、繊維材料や繊維処理剤によって異なる。しわの発生し易さや、繊維処理剤の脱着のし易さなどを考慮し、適宜設定すればよい。また、水洗液の繊維処理剤濃度が５％を超える状態で水洗を終了すると、洗浄が不十分で所望の効果が得られない虞がある。
【００５７】
以上説明した例では、光強度から吸光度を算出しているが、これに限定されるものでなく、透過率を算出し、この値から、繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率および吸着速度を算出してもよい。
【００５８】
また、処理条件の制御として処理液の温度制御を例に挙げて説明したが、同時に、処理液のｐＨ制御も行われる。特に、ポリアミド系繊維材料用染料固着剤のように、ｐＨ依存性の大きな繊維処理剤では、処理液のｐＨ制御が重要である。
【００５９】
例えば、ポリアミド系繊維材料をポリアミド系繊維材料用染料固着剤で処理する場合、処理温度が予め設定された最高処理温度に達した時点で、処理液のｐＨが４．５以上である場合には、処理槽に酸を添加し、処理液のｐＨを３．５近傍にまで下げる。こうすることによって吸着を促進して、目標の吸着速度になるよう処理条件を制御する。このとき用いられる酸は特に限定されるものでなく、例えば、酢酸、リンゴ酸、クエン酸などを挙げることができる。酸を添加する場合には、処理液のｐＨが急激に下がらないよう、例えば、ｐＨ値が毎分０．５ずつ下がるように酸の添加量を制御すればよい。
【００６０】
また、水洗の際に水洗液のｐＨを測定することは有用である。処理液のｐＨは酸性あるいはアルカリ性に制御されることが多いため、水洗液のｐＨが中性付近、例えば６〜８になった時点で、水洗処理を終了するようにしてもよい。水洗液の繊維処理剤の濃度とｐＨの双方から、水洗処理を停止するタイミングを設定するのが好ましい。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
繊維材料として、４０ｄｔｅｘの６ナイロン１００％平織物（１反が１０．０ｋｇ／５０ｍの布帛を４反繋げて布帛長２００ｍとしたもの）を準備し、図１に示す液流型高温高圧染色機（使用する総液量：１０００リットル、布速：１３３ｍ／分（サイクルタイム９０秒））を用いて、以下に示す処方１の組成の染液により、最高染色温度１００℃で３０分間処理して染色した後、水洗処理を行った。
＜処方１＞
ＡＭＩＮＹＬ ＹＥＬＬＯＷ ＦＤ−３ＲＬ ０．５％ｏｗｆ
（酸性染料、田岡化学工業株式会社製）
ＡＭＩＮＹＬ ＲＵＢＩＮＥ ＦＤ−ＢＬ ０．５％ｏｗｆ
（酸性染料、田岡化学工業株式会社製）
ＡＣＩＤ ＢＬＵＥ Ｍ ０．５％ｏｗｆ
（酸性染料、オージー株式会社製）
ユニガールＡＳＳ−１０ ２．０％ｏｗｆ
（均染剤、明成化学工業株式会社製）
硫酸アンモニウム ０．５ｇ／リットル
（ｐＨ調整剤）
【００６２】
引き続き、図１に示す液流型高温高圧染色機を処理装置として用いて、以下に示す処方２の組成の処理液により、最高処理温度を８０℃に設定して、染料固着処理を行った。
＜処方２＞
サンライフＴＮ−８ ３．０％ｏｗｆ
（ポリアミド系繊維材料用染料固着剤、フェノールスルホン酸ホルマリン縮重合物、日華化学株式会社製）
酢酸 ０．５ｃｃ／リットル
（ｐＨ調整剤）
【００６３】
このとき、濃度測定装置として分光光度計（光源；ハロゲン光）を取り付けて、図２及び図３に示すように処理液を循環させて濃度測定を行った。濃度測定は、処理液に光を透過させて、上述したように、２００〜４００ｎｍの波長領域における光強度を１０ｎｍ毎に１分間隔で測定して吸光度に変換し、波長範囲２４０〜２８０ｎｍにおける吸光度のピーク値をポリアミド系繊維材料用染料固着剤の吸光度として算出した。そして、算出された吸光度に基づいて上記の式により吸着率及び吸着速度を算出した。
【００６４】
まず、処理装置の処理槽に水を９００リットル給水し、布帛と酢酸を投入する。次に投入タンクで染料固着剤を水にて溶解し、１００リットルの処理濃縮液を調製し、調製した処理濃縮液のうち１リットルを処理液貯留部に供給し、処理槽内から酢酸を含む水９リットルを処理液貯留部に供給し処理濃縮液を１０倍に希釈して処理液を調製する。調製した処理液を濃度測定装置に流通させ吸光度を測定する。この測定値を処理液の染料固着剤の初期濃度値とした。その後、この測定に使用した処理液１０リットルと投入タンクの処理濃縮液９９リットルを処理槽内に注入した後に染料固着処理を開始した。昇温速度の制御は上記の式により行った。なお、標準吸着速度は、２．５％／分に設定した。
【００６５】
その後、吸着速度が０．３％／分以下となり、平衡に達してから布帛を５回転（７．５分）循環させた後冷却処理を実施した。４０℃まで冷却した後、新水の給水と処理液の一部を排液する操作を交互に繰り返し行い、処理槽内の処理液を新水へと徐々に置換した（徐冷水洗）。その後、布帛の循環を停止して処理槽内の処理液（多くは新水に置換されている）をすべて排液後、新水を１０００リットル給水して、布帛を３分間循環させる水洗処理を行った。水洗処理は３回行う設定とした。ただし、水洗液中の染料固着剤の濃度が処理液の染料固着剤の初期濃度に対して３％以下となり、かつ水洗液のｐＨ値が６〜８に達した時点で水洗処理を終了するよう設定した。処理期間における処理曲線を図４に示す。
【００６６】
図４において、太い実線が実測温度、細い実線が吸着率、点線が吸着速度、一点鎖線がｐＨ値の推移をそれぞれ示している。以下の図５においても同様である。
【００６７】
吸着率が７５分近辺を境に急激に上昇しているのは、新水の給水と処理液の排液を交互に行うことにより、処理液中の染料固着剤の濃度が低下していることを意味し、吸着率の上昇を意味するものではない。
【００６８】
（比較例１）
実施例１と同様の繊維材料、染料固着剤、および酢酸を用い、最高処理温度を８０℃に設定した。ただし、昇温速度の制御は上記の式によらずに、従来の方法、すなわち、２０℃から８０℃まで昇温するのに３０分かけ、８０℃で４０分保持した後、４０℃まで冷却した。その後、実施例１と同様の徐冷水洗を行い、さらに実施例１と同様の水洗処理を３回行った。処理期間における処理曲線を図５に示す。
【００６９】
図６は、実施例１及び比較例１における処理過程に関するデータをまとめた一覧表である。最高処理温度到達時間とは、昇温開始から最高処理温度に到達するまでに要した時間である。最大吸着速度とは、各測定タイミングにおいて算出した吸着速度のうち最大の吸着速度である。処理時間とは、昇温開始から水洗完了までに要した時間である。洗濯堅牢度は、４反の生地のそれぞれから、幅方向に３ヶ所ずつサンプリングし、ＪＩＳ Ｌ−０８４４ Ａ−２法に従い、評価した結果である。
【００７０】
図６に示す評価結果をみると、比較例１と比較して実施例１では、最大吸着速度が小さく、吸着斑が発生し難い。また、最高処理温度に到達するまでには若干長い時間を要するものの、総合的な処理時間は短くなっている。洗濯堅牢度のバラツキも少なく全般に優れており、染料固着剤が均一に吸着していることがうかがえる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 処理槽
２ 滞留部
３ 搬送管路
４ リール
５ 吸入口
６ 吸入口
11 熱交換器
12 開閉弁
20 分岐管路
21 処理液貯留部
22 加温装置
23 濃度測定装置
24〜26 開閉弁
31 投入タンク
32 流量計
33〜36 開閉弁
41 ｐＨ調整装置
51 給水装置
100 制御装置
101 表示パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維材料を繊維処理剤を含む処理液に浸漬して所定の処理条件に基づいて吸尽処理を行う繊維材料の処理方法であって、処理中の処理液の所定波長領域における光強度を測定し、測定された光強度に基づいて繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率及び吸着速度を算出し、算出された吸着率及び吸着速度に基づいて処理条件を制御することを特徴とする繊維材料の処理方法。
【請求項２】
処理中の処理液の紫外線波長領域における吸光度を測定することを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
紫外線波長領域の所定の波長範囲における吸光度のピーク値又は平均値に基づいて吸着率及び吸着速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の処理方法。
【請求項１】
繊維材料を繊維処理剤を含む処理液に浸漬して所定の処理条件に基づいて吸尽処理を行う繊維材料の処理方法であって、処理中の処理液の所定波長領域における光強度を測定し、測定された光強度に基づいて繊維材料に対する繊維処理剤の吸着率及び吸着速度を算出し、算出された吸着率及び吸着速度に基づいて処理条件を制御することを特徴とする繊維材料の処理方法。
【請求項２】
処理中の処理液の紫外線波長領域における吸光度を測定することを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
紫外線波長領域の所定の波長範囲における吸光度のピーク値又は平均値に基づいて吸着率及び吸着速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２４２２３２（Ｐ２０１０−２４２２３２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９０９３（Ｐ２００９−８９０９３）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００１０７９０７）セーレン株式会社 (462)
【出願人】（５９２０３７１２５）セーレン電子株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００１０７９０７）セーレン株式会社 (462)
【出願人】（５９２０３７１２５）セーレン電子株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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